JP2010190500A - Carbide combustion device and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粉炭化物を燃焼させる燃焼装置及びその方法に関するものであり、微粉炭化物を燃焼する際に火炉の内壁に灰が溶けて付着するスラッギングを抑制し、火炉内壁への飛灰付着を低減するとともにNOx発生抑制を可能とする微粉炭化物燃焼装置及びその方法に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus for burning fine carbide and a method thereof, and suppresses slugging caused by ash melting and adhering to the inner wall of a furnace when burning fine carbide, and reducing fly ash adhesion to the furnace inner wall. In addition, the present invention relates to a pulverized carbide combustion apparatus and a method thereof capable of suppressing generation of NOx.
従来より産業用火力発電設備においては、微粉炭等の固体燃料を燃焼させて高温、高圧の水蒸気を発生させるボイラが用いられており、前記ボイラで発生させた水蒸気によりタービンを駆動させ、タービンに連結した発電機により電気を発生させている。このように発電設備で用いるボイラでは環境保護の観点から排気ガス中のNOxの低減が求められている。 Conventionally, in an industrial thermal power generation facility, a boiler that generates high-temperature and high-pressure steam by burning solid fuel such as pulverized coal has been used, and the turbine is driven by the steam generated by the boiler. Electricity is generated by a connected generator. As described above, the boiler used in the power generation facility is required to reduce NOx in the exhaust gas from the viewpoint of environmental protection.
そこで、排気ガス中のNOxを低減するとともに、燃焼効率を向上させる方法としては、ボイラに燃料と空気を供給する燃料燃焼バーナと、前記燃料燃焼バーナの下流側に空気を供給する空気供給口を設け、前記燃料燃焼バーナから投入する空気を燃料の完全燃焼に必要な空気量より少ない空気量とし、残りの空気を前記空気供給口から投入するという所謂二段燃焼方式が知られている。二段燃焼方式を用いることで還元性雰囲気を形成してNOxの発生の抑制が可能となる。 Therefore, as a method for reducing NOx in exhaust gas and improving combustion efficiency, a fuel combustion burner for supplying fuel and air to a boiler, and an air supply port for supplying air to the downstream side of the fuel combustion burner are provided. A so-called two-stage combustion system is known in which the air supplied from the fuel combustion burner is set to an air amount smaller than the amount of air necessary for complete combustion of the fuel, and the remaining air is supplied from the air supply port. By using the two-stage combustion method, it is possible to form a reducing atmosphere and suppress the generation of NOx.
一方、前記二段燃焼方式では、燃料に石炭や炭化物を用い燃焼温度が高い場合には、燃料中の灰分が溶融し炉内壁面に灰が付着し、すなわちスラッギングが発生する可能性が高くなる。
そのため、特許文献1にはスラッギングの生じやすい位置に空気を投入してガス温度を灰融点以下まで下げてスラッギングを防止する技術が開示されている。
また、特許文献2には4つの壁を有する微粉炭燃焼炉において、前記炉の4つのコーナ部にそれぞれ配置されたノズルを有し、これらノズルを通して微粉炭及び1次空気を炉の中央部の水平な第1の仮想円に対して接線方向に向けられるように導入する第1組のノズル装置と、前記炉の4つのコーナ部にそれぞれ配置されたノズルを有し、これらノズルを通して再循環ガスを前記第1の仮想円を同心的に間隔を置いて囲む第2の仮想円に対して接線方向に向けられるように炉内に導入する第2組のノズル装置と、前記炉の4つのコーナ部にそれぞれは位置されたノズルを有し、これらのズルを通して2次空気を前記第2の仮想円を同心的に間隔を置いて囲む第3の仮想円に対して接線方向に向けられるように炉内に導入する微粉炭燃焼炉が開示されている。
On the other hand, in the two-stage combustion method, when coal or carbide is used as the fuel and the combustion temperature is high, the ash content in the fuel melts and ash adheres to the inner wall surface of the furnace, that is, there is a high possibility that slagging occurs. .
For this reason,
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、スラッギングの生じやすい位置、即ちガス温度が高い位置に空気を投入してガス温度を下げることでスラッギングの低減を狙っているが、前記スラッギングの生じやすい位置は微粉炭化物を燃焼させる燃焼ゾーンである。そのため、供給場所によっては燃焼ゾーンの温度が低下し未燃が発生し、微粉炭化物を十分に燃焼することができない。さらに、ボイラの火炉全体がボイラ壁で構成されているため、このような火炉構造では燃料供給の大きなターンダウンが取れず、低負荷運転時には出口ガス温度が低下し、大きな負荷変化の伴う運用が困難である。
また、特許文献2に開示された技術においては、角型炉を採用しているため、旋回流が乱れて旋回流と炉内壁とが離間して淀み部ができ、該淀み部に飛灰が滞留してしまう可能性があり、スラッギング対策として充分とはいえない。また、1次空気の流出口及び微粉炭化物の流出口を水平方向を向ける必要があり、高温火炎が対向する炉壁を局部的に著しく損なう可能性がある。
However, the technique disclosed in
Further, in the technique disclosed in
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、火炉壁を耐火構造として低負荷運転時にも出口ガス温度が低下せず、そのため大きな負荷変化の伴う運用が可能であって、また1次空気及び微粉炭を鉛直下向きに火炉内に噴出させることで炉壁の局所的な損傷を防止し、さらにスラッギング、NOxの発生を抑制することのできる微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention has a furnace wall as a refractory structure, and the outlet gas temperature does not decrease even during low load operation. Therefore, operation with a large load change is possible, and primary air and An object of the present invention is to provide a pulverized carbide combustion apparatus capable of preventing local damage to a furnace wall by jetting pulverized coal vertically downward into a furnace, and further suppressing generation of slagging and NOx, and a method thereof. To do.
上記課題を解決するため本発明においては、微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉と、該火炉内に微粉炭化物及び空気を噴出して燃焼させるバーナを有し、該バーナを前記火炉入口部に設けた微粉炭化物燃焼装置において、前記火炉を縦型円筒形状とするとともに、前記バーナを火炉天井部に設けて前記微粉炭化物及び空気を鉛直下向きに噴出して燃焼させるように配置し、前記火炉内の燃焼ガス流れに沿って、前記バーナ下流側に前記火炉内に空気及び低酸素ガスを吹き込んで燃焼ガスの流れと直交する面内に低酸素ガスが外周に位置する旋回流を形成する第1の旋回流形成手段と、前記第1の旋回流形成手段下流側に前記火炉に低酸素ガスを吹き込んで燃焼ガスの流れと直交する面内に旋回流を形成する第2の旋回流形成手段とを設け、前記第1の旋回流形成手段によって形成される旋回流面積を、前記第2の旋回流形成手段によって形成される低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a furnace having a combustion region for burning fine carbide, and a burner for injecting and burning fine carbide and air into the furnace, the burner at the furnace inlet. In the provided fine carbide combustion apparatus, the furnace has a vertical cylindrical shape, the burner is provided on the ceiling of the furnace, and the fine powder carbide and air are arranged to be blown vertically downward and burned, and the furnace Along the combustion gas flow, air and low oxygen gas are blown into the furnace downstream of the burner to form a swirl flow in which the low oxygen gas is located on the outer periphery in a plane orthogonal to the flow of the combustion gas. And a second swirl flow forming means for forming a swirl flow in a plane perpendicular to the flow of the combustion gas by blowing low oxygen gas into the furnace downstream of the first swirl flow forming means. Provided, the swirl flow area formed by the first swirling flow forming means, characterized by being larger than the swirl flow area of the low-oxygen gas formed by the second swirling flow forming means.
本発明によれば、縦型円筒状の火炉内に、前記バーナより微粉炭化物及び空気(以下1次空気と称する)の鉛直下向きの流れを形成することで、炉壁の局所的な損傷を防止することができる。
また、前記鉛直下向きの流れに対して直交する面内に低酸素ガスを側壁側から空気(以下2次空気と称する)とともに導入して、外側が低酸素ガス、内側が2次空気の構成で第1の旋回流を形成する。これにより、微粉炭化物及び1次空気の燃焼により発生して火炎の流れに乗って浮遊する灰が天井方向や側壁方向へ飛行することを抑制することができる。従って、天井部や側壁部でのスラグ生成(灰付着)、即ちスラッギングを抑制することができる。なお、前記低酸素ガスと2次空気の導入位置は、天井部、即ち微粉炭化物と1次空気の導入部に近い程スラッギング抑制の効果が大きく、天井部直近とすることが好ましい。
また、火炉が縦型円筒状であることから、角型状の炉と比べると旋回流が乱れにくいため、旋回流と炉内壁とが離間することによる淀み部ができにくく、淀み部での飛灰滞留が抑制される。
According to the present invention, a vertical downward flow of fine carbide and air (hereinafter referred to as primary air) is formed from the burner in a vertical cylindrical furnace to prevent local damage to the furnace wall. can do.
Further, a low oxygen gas is introduced into the plane orthogonal to the vertically downward flow from the side wall together with air (hereinafter referred to as secondary air), and the outside is a low oxygen gas and the inside is secondary air. A first swirling flow is formed. Thereby, it can suppress that the ash which generate | occur | produces by combustion of a fine powder carbide and primary air, and floats on the flame flow flies to a ceiling direction or a side wall direction. Therefore, it is possible to suppress slag generation (ash adhesion), that is, slugging at the ceiling and side walls. In addition, the introduction position of the low oxygen gas and the secondary air is closer to the ceiling, that is, the introduction portion of the fine carbide and the primary air, and the effect of suppressing the slagging is greater, and it is preferable that the introduction position is close to the ceiling.
In addition, since the furnace has a vertical cylindrical shape, the swirling flow is less disturbed compared to a square-shaped furnace. Ash retention is suppressed.
さらに、前記第1の旋回流の内側部には2次空気が旋回されているため、2次空気が供給されている第1の旋回流の内側部では微粉炭化物が最適に2次燃焼され、発生CO(未燃ガス)も少なくなる。 Further, since secondary air is swirled in the inner portion of the first swirl flow, the finely divided carbide is optimally subjected to secondary combustion in the inner portion of the first swirl flow to which the secondary air is supplied, Generated CO (unburned gas) is also reduced.
また、微粉炭化物及び1次空気の燃焼からなる火炎に対して直交するように旋回流を発生させ、内側を空気とすることで微粉炭化物の2次燃焼が容易となり、さらには外側を低酸素ガスとすることで火炎温度が著しく上昇することを抑制し、NOx発生を抑制することができる。さらに、火炉壁を耐火構造とすることで低負荷運転時にも出口ガス温度を大きく低下させる事無く負荷変化の伴う運用が可能となる。 Further, a swirl flow is generated so as to be orthogonal to a flame composed of combustion of fine carbide and primary air, and air is used on the inside to facilitate secondary combustion of the fine carbide, and further, low oxygen gas is provided on the outside. As a result, it is possible to suppress the flame temperature from significantly rising, and to suppress the generation of NOx. Furthermore, by making the furnace wall a fireproof structure, it is possible to operate with a load change without greatly reducing the outlet gas temperature even during low load operation.
さらに、鉛直下向きの微粉炭化物及び1次空気の流れと、内側2次空気、外側低酸素ガスの構成で導入された第1の旋回流とは、その後段側で低酸素ガスを導入し前記第1の旋回流よりも旋回面積の小さな第2の旋回流を形成することで混合促進され、さらに温度調整がなされる。 Furthermore, the flow of the vertically downward fine powder carbide and primary air, and the first swirl flow introduced by the configuration of the inner secondary air and the outer low oxygen gas, introduce the low oxygen gas on the subsequent stage side, and Mixing is promoted by forming a second swirling flow having a swirling area smaller than that of the first swirling flow, and the temperature is adjusted.
また、前記第1の旋回流形成手段は、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第1の仮想円の接線方向に前記空気及び低酸素ガスを吹き込み、前記第1の仮想円に沿った旋回流を形成させることを特徴とする。
空気を火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第1の仮想円の接線方向に2個以上の複数の流出口より吹き込むことにより、前記第1の仮想円に沿って第1の旋回流を極めて安定して発生させることができる。例えば4個所など複数個所から前記第1の仮想円の接線方向に空気を吹き込むことで、さらに安定して旋回流を発生させることができる。
Further, the first swirl flow forming means blows the air and the low oxygen gas in a tangential direction of a first virtual circle in a plane orthogonal to the flow direction of the combustion gas in the furnace, and the first virtual flow A swirling flow along a circle is formed.
By blowing air from two or more outlets in the tangential direction of the first virtual circle in a plane orthogonal to the flow direction of the combustion gas in the furnace, the first along the first virtual circle A swirling flow can be generated very stably. For example, a swirl flow can be generated more stably by blowing air in a tangential direction of the first virtual circle from a plurality of places such as four places.
また、前記第2の旋回流形成手段は、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第2の仮想円の接線方向に前記低酸素ガスを吹き込み、前記第2の仮想円に沿った旋回流を形成させることを特徴とする。
低酸素ガスを火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第2の仮想円の接線方向に2個以上の複数の流出口より吹き込むことにより、前記第2の仮想円に沿った第2の旋回流を極めて安定して発生させることができる。例えば4個所など複数個所から前記第2の仮想円の接線方向に低酸素ガスを吹き込むと、さらに安定して旋回流を発生させることができる。
Further, the second swirl flow forming means blows the low oxygen gas in a tangential direction of the second virtual circle in a plane perpendicular to the flow direction of the combustion gas in the furnace, and the second virtual circle is injected into the second virtual circle. It is characterized by forming a swirl flow along.
The low oxygen gas is blown from the two or more outlets in the tangential direction of the second virtual circle in a plane orthogonal to the flow direction of the combustion gas in the furnace, so that the second oxygen gas along the second
また、前記第1の旋回流形成手段は、内管と外管とを同芯円状に配設し、内管内に空気、内管と外管との間に低酸素ガスを通し、これらを前記第1の仮想円の接線方向に吹き込む二重管ノズルであることを特徴とする。
これにより、外側を低酸素ガス、内側を2次空気とした第1の旋回流を容易に形成することができる。
In the first swirl flow forming means, the inner tube and the outer tube are arranged concentrically, air is passed through the inner tube, and low oxygen gas is passed between the inner tube and the outer tube. It is a double tube nozzle that blows in the tangential direction of the first virtual circle.
Thereby, the 1st swirl | vortex flow which made the outer side low oxygen gas and the inner side secondary air can be formed easily.
また、前記第1の旋回流形成手段は、空気を前記第1の仮想円の接線方向に吹き込む第1の流出口と、低酸素ガスを前記第1の仮想円の接線方向に吹き込む第2の流出口とを、前記第1の流出口から吹き込まれた空気が前記第1の流出口から吹き込まれた低酸素ガスよりも前記第1の仮想円の中心側で旋回するように併設したことを特徴とする。
これにより、外側を低酸素ガス、内側を2次空気とした第1の旋回流を容易に形成することができる。
The first swirling flow forming means includes a first outlet for blowing air in a tangential direction of the first virtual circle, and a second outlet for blowing low oxygen gas in a tangential direction of the first virtual circle. An outlet is provided so that the air blown from the first outlet is swirled closer to the center of the first virtual circle than the low oxygen gas blown from the first outlet. Features.
Thereby, the 1st swirl | vortex flow which made the outer side low oxygen gas and the inner side secondary air can be formed easily.
また、課題を解決するための方法の発明として、微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉に、該火炉入口部に設けたバーナによって微粉炭化物及び空気を噴出して燃焼させる微粉炭化物燃焼方法は、縦型円筒形状の火炉上部から、前記バーナによって微粉炭化物及び空気を鉛直下向きに噴出し、前記バーナよりも燃焼ガス流れ下流側の燃焼ガスの流れと直交する面内に、低酸素ガスが外周に位置する空気と低酸素ガスの第1の旋回流を形成するように空気及び低酸素ガスを吹き込み、前記第1の旋回流よりも前記燃焼ガス流れ下流側の燃焼ガスの流れと直交する面内に、低酸素ガスの第2の旋回流を形成するように低酸素ガスを吹き込み、前記第1の旋回流面積を、前記第2の旋回流面積よりも大としたことを特徴とする。 Further, as a method invention for solving the problem, a fine carbide combustion method of burning a fine powder carbide and air by a burner provided at the furnace inlet to a furnace having a combustion region for burning fine powder carbide, From the upper part of the vertical cylindrical furnace, fine carbide and air are jetted vertically downward by the burner, and the low oxygen gas is placed on the outer periphery in a plane perpendicular to the combustion gas flow downstream of the burner. Air and low oxygen gas are blown so as to form a first swirling flow of air and low oxygen gas, and in a plane perpendicular to the combustion gas flow downstream of the first swirling flow. Further, low oxygen gas is blown so as to form a second swirl flow of low oxygen gas, and the first swirl flow area is made larger than the second swirl flow area.
前記空気及び低酸素ガスを燃焼ガス流れ方向と直交する面内の第1の仮想円の接線方向に吹き込み、前記第1の仮想円に沿って前記第1の旋回流を形成させることを特徴とする。 The air and the low oxygen gas are blown in a tangential direction of a first virtual circle in a plane orthogonal to a combustion gas flow direction, and the first swirl flow is formed along the first virtual circle. To do.
前記低酸素ガスを燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第2の仮想円の接線方向に吹き込み、前記第2の仮想円に沿って前記第2の旋回流を形成させることを特徴とする。 The low oxygen gas is blown in a tangential direction of a second imaginary circle in a plane perpendicular to the flow direction of the combustion gas, and the second swirl flow is formed along the second imaginary circle. .
以上記載のごとく本発明によれば、1次空気及び微粉炭を鉛直下向きに火炉内に噴出させることで炉壁の局所的な損傷を防止し、さらにスラッギング、NOxの発生を抑制することができ、火炉壁を耐火構造として低負荷運転時にも出口ガス温度が低下する事無く、そのため負荷変化の伴う運用が可能である微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, primary air and pulverized coal are ejected vertically downward into the furnace, thereby preventing local damage to the furnace wall and further suppressing the generation of slagging and NOx. In addition, it is possible to provide a pulverized carbide combustion apparatus and a method thereof that can operate with a load change without lowering the outlet gas temperature even during low load operation with a furnace wall as a fireproof structure.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図4は、本発明の微粉炭化物燃焼装置を用いた炭化炉の熱併給発電システムの全体構成図である。図4を参照して本発明の微粉炭化物燃焼装置を用いる一例である炭化炉の熱併給発電システムについて説明する。 FIG. 4 is an overall configuration diagram of a cogeneration system for a carbonization furnace using the pulverized carbide combustion apparatus of the present invention. With reference to FIG. 4, the cogeneration system of the carbonization furnace which is an example using the pulverized carbide combustion apparatus of the present invention will be described.
本実施例に係るシステムは、アスファルト製造プラント170と、これに併設された炭化炉108と、該炭化炉108からの熱分解ガスを燃焼させるガス燃焼装置1bと、炭化物を微粉化させた微粉炭化物を燃焼させる微粉炭化物燃焼装置1と、高温燃焼ガスから熱回収するボイラ110と、該ボイラ110にて発生させた高温蒸気を用いて発電する発電設備122と、ガス燃焼装置1b及び微粉炭化物燃焼装置1からの燃焼排気ガスの一部を用いて高温空気を製造する空気予熱器172と、から主に構成されている。なお、本実施例では一例としてアスファルト製造プラント170を備える構成としたが、これに限定されず、他の熱風利用設備を備える構成としてもよい。
The system according to the present embodiment includes an
本システムのフローを各装置の具体的構成とともに説明する。
受入供給設備102には、炭化炉108で熱分解ガス化される被処理物が供給される。被処理物としては、植物、廃木材、農業廃棄物、家畜糞尿、下水汚泥等のバイオマス130などが挙げられる。
受入供給設備102から供給されるバイオマス130は、投入コンベア104を搬送されてスクリューフィーダ106から定量的に炭化炉108に投入される。
炭化炉108は、間接加熱により炉内を加熱する外熱式ロータリーキルンである。該炭化炉108は、炉の周囲に加熱ジャケットが設けられ、加熱ジャケットに高温の燃焼ガス132を流通させて炭化炉108内のバイオマス130を加熱する装置である。外熱式ロータリーキルンは、少ない飛灰発生量でバイオマスを熱分解ガス化することができる。また、間接加熱式であるために、バイオマスが滞留するキルン内部の酸素濃度を極めて低い値に保持することができるとともに均一な加熱が可能であるため、高カロリーで均質な炭化物136を製造することができる。
The flow of this system will be described together with the specific configuration of each device.
The receiving
The
炭化炉108での炭化により発生した熱分解ガス134は、ガス燃焼装置1bに導かれる。ガス燃焼装置1bでは、燃焼空気138を供給しながら熱分解ガス134を燃焼させ、高温の燃焼ガス132を生成する。
同時に、炭化炉108にて製造された炭化物136は、異物分離装置(不図示)で金属等の異物を分離除去され、粉砕機(不図示)で粉砕されて微粉炭化物となって炭化物燃焼装置1に導かれ、ガス燃焼装置1bと同様に燃焼空気138を供給しながら炭化物136を燃焼させ、高温の燃焼ガス132を生成する。燃焼室昇温時には助燃料140を使用することもできる。
尚、本実施例では、炭化炉108にて発生した熱分解ガス134と炭化物136とを、別個の燃焼装置1b、1にて燃焼させる構成としているが、これに限定されるものではなく、1の燃焼室にて熱分解ガス134と炭化物136を燃焼させて高温の燃焼ガス132を生成するようにしてもよい。
The
At the same time, the
In this embodiment, the
このようにして生成された高温の燃焼ガス132の一部は、炭化炉108の加熱ジャケットに送給され炭化炉108の間接加熱に用いられる。他の高温の燃焼ガス132の少なくとも一部はボイラ110に送給され、ボイラ110にて高温の燃焼ガス132の顕熱を利用して高温蒸気144を生成する。生成した高温蒸気144は、ボイラ110に併設される発電設備122に導かれて発電に利用される。ここで発電した電力は、アスファルト製造プラント170の稼動必要電力を自己供給するとともに、他へ売電してもよい。
また、ボイラ110にて生成した高温蒸気の一部を、炭化炉108で生成された炭化物136に供給することもでき、この場合、微粒分飛散防止、或いは冷却等に用いられる。
A part of the high-
Moreover, a part of high-temperature steam produced | generated with the
ボイラ110にて熱回収後の排気ガス148の一部は、減温塔114に導入されて冷却水154の噴霧により冷却される。冷却された排気ガス156はバグフィルタ116に導入されて消石灰158の供給によりSOx、HCl等の酸性ガスが中和され、さらにバグフィルタ116に導入されて除塵される。ボイラ110、加熱器112、減温塔114及びバグフィルタ116により捕集された飛灰146は飛灰処理設備(不図示)にて処理される。
Part of the
バグフィルタ116から排出される排気ガスは、洗煙塔124にて減湿減温されるとともに、苛性ソーダによりSOx、HCl等がさらに除去される。洗浄された排気ガス160は、加熱器112で加熱された後に脱硝反応器118にてアンモニア162の供給によりNOxを除去され、煙突120より大気放出される。また、ボイラ出口排気ガス148の一部は、炭化物燃焼装置1及びガス燃焼装置1bに供給される。
なお、排気ガスの性状に応じて、洗煙塔124、脱硝反応塔118、加熱器112は具備しない構成とすることもでき、これらの装置構成は適宜選択可能である。
The exhaust gas discharged from the
Note that the
一方、ガス燃焼装置1b及び炭化物燃焼装置1により生成された高温燃焼ガス132のうち少なくとも一部のガス174は、空気予熱器172に送給される。空気予熱器172では、空気178と高温の燃焼ガス174とを熱交換して高温空気176が生成される。熱交換により減温した燃焼ガスは加熱器112の後段側に送給され、他の排気ガス148とともに処理される。
On the other hand, at least a part of the high-
空気予熱器172で生成された清浄な高温空気176は、アスファルト製造プラント170に送給され、該プラントにてドライヤー等へ供給される。アスファルト製造プラント170では、骨材、空気、灯油等の燃料が供給されてアスファルト合材等のアスファルト製品が製造されるが、ここで高温空気176を利用することにより、アスファルト製造プラントの燃料を低減することが可能となる。また、高温空気176は、炭化炉108の熱源を利用しながらも空気予熱器172にて空気178を熱交換して生成した清浄な空気であるため、製造されたアスファルト製品に不純物が混入することがなく、高品質の製品を製造することができる。
The clean high temperature air 176 generated by the
以上のように図4を用いて説明した炭化炉の熱併給発電システムにおいて、本発明の微粉炭化物燃焼装置は炭化物燃焼装置1として用いられる。図1に炭化物燃焼装置1の概略構成図を示し、図2に図1におけるA−A断面図、図3に図1におけるB−B断面図を示す。本発明の炭化物燃焼装置1は縦型円筒の形状をしており、内部は耐火材で覆われている。
In the cogeneration system of the carbonization furnace described with reference to FIG. 4 as described above, the fine powder combustion apparatus of the present invention is used as the
微粉炭化物燃焼装置1は、天井部に粉体バーナ10、該粉体バーナ10の下方であり粉体バーナ10の直近の側壁面に後述する二重管ノズル4、該二重管ノズル4の下方である側壁面に2段に低酸素ガス投入ノズル6及び8が設けられている。なお、本実施例においては低酸素ガス投入ノズル6、8を2段に設けたが1段又は3段以上設けることもできる。また、底部には灰抜き出し口7が設けられており、前記低酸素ガス投入ノズル8の下方側壁面には排気ガス出口14が設けられている。また、各所に覗窓16が備えられている。
The fine
次に、本発明の炭化物燃焼装置1の動作について説明する。まず前記炭化炉108で製造された炭化物136を粉砕機(不図示)で粉砕して得られる微粉炭化物は、炭化物燃焼装置1に気相搬送されて、粉体バーナ10から燃焼空気(以下1次空気と称する)138とともに炭化物燃焼装置1を構成する火炉2内に供給される。一次空気とともに火炉2内に供給された微粉炭化物は、火炉2内で鉛直下向きの燃焼ガス流れを作りながら燃焼する。
Next, operation | movement of the carbide |
この時、粉体バーナ10の下方であり粉体バーナ10の直近の火炉側壁面に設けた二重管ノズル4から火炉2内に空気(以下2次空気と称する)及び低酸素ガスを投入する。低酸素ガスは外部より導入してもよいが、ボイラ110出口排気ガス148の一部を低酸素ガスとして使用する。
At this time, air (hereinafter referred to as secondary air) and low oxygen gas are introduced into the
二重管ノズル4は、図2に示したように4本(4a、4b、4c、4d)設けられている。二重管ノズル4aは、内管44aと外管42aの仮想円が同芯円状に配設されており、内管44a内には2次空気が導入され、内管44aと外管42aとの間には導入路46aを介して前記排気ガス148の一部が導入される。なお、二重管4b、4c、4dについては、二重管4aと同じ構成である。
それぞれの二重管ノズル4a、4b、4c、4dに導入された2次空気及び排気ガスは、それぞれの二重管ノズル4a、4b、4c、4dから火炉2内の燃焼ガス流れ方向と直交する面、即ち水平面上の第1の仮想円40の接線方向に吹き込まれる。二重管ノズル4a、4b、4c、4dから火炉2内に吹き込まれた空気及び排気ガスは火炉2内で第1の仮想円40に沿って外側(火炉内壁側)が排気ガス、内側(第1の仮想円40の中心側)が2次空気の構成で旋回流を形成する。
As shown in FIG. 2, four double tube nozzles 4 (4a, 4b, 4c, 4d) are provided. In the
The secondary air and exhaust gas introduced into each
前記二重管ノズル4a、4b、4c、4dから吹き込まれた2次空気及び排気ガスによって形成された旋回流により、一次空気と微粉炭化物の燃焼によって発生する焼却飛灰が火炎の巻上げにより火炉の天井面及び側壁へ飛散し付着することを防止することができる。
Due to the swirl flow formed by the secondary air and exhaust gas blown from the
また、二重管ノズル4a、4b、4c、4dにより、外側が排気ガス、内側が2次空気の構成で旋回流を形成することで、内側の2次空気の供給により粉体バーナ10の燃焼性を保つことができると同時に、外側に排気ガスを導入することにより燃焼が緩慢になり火炉中のガスの急激な温度上昇を防止し、NOxの発生を抑制することができる。
Further, the
即ち、二重管ノズルを用いて外側が排気ガス、内側が2次空気の構成で旋回流を形成することにより、最も高温となる一次燃焼場の温度上昇を抑制して、内側壁の温度上昇を抑制し、スラッギングの抑制することができ、さらに、鉛直下向きの粉体バーナ直近でバーナ火炎に対して直角方向から排気ガスと2次空気を旋回流で供給することで天井面、側壁への灰の飛散を低減することができ、さらにまた、緩慢燃焼によってNOx発生も抑制することができる。
このような効果を効率的に発現するためには、前記旋回流の面積を、火炉断面積に対して30〜60%程度とするとよい。
That is, by using a double pipe nozzle to form a swirling flow with exhaust gas on the outside and secondary air on the inside, the temperature rise of the inner combustion wall is suppressed by suppressing the temperature rise of the primary combustion field, which is the highest temperature. In addition, it is possible to suppress slagging, and by supplying exhaust gas and secondary air in a swirling flow from a direction perpendicular to the burner flame in the immediate vicinity of the vertically downward powder burner, Ash scattering can be reduced, and NOx generation can also be suppressed by slow combustion.
In order to exhibit such an effect efficiently, it is good to make the area of the said swirl flow into about 30 to 60% with respect to a furnace cross-sectional area.
なお、本実施例においては、2次空気と排気ガスとの旋回流を形成するために二重管ノズル4を用いたが、ノズル形状は外側が排気ガス、内側が2次空気の構成で旋回流を形成することができれば二重管ノズルに限定されるものではなく、例えば図5に示したように二重管ノズル4a、4b、4c、4dに代えて、流出口5a、5b、5c、5dを設けることができる。流出口5aは、2本の断面矩形状の流路52aと54aとが併設されて形成されており、その延長線が第1の仮想円40の中心に近い流路54aには2次空気が導入され、延長線が炉壁に近い流路54aには前記排気ガス148の一部が導入される。断面矩形状の流路52a及び54aに導入された排気ガス及び2次空気は、第1の仮想円40の接線方向に吹き込まれ、火炉2内で第1の仮想円40に沿って外側(火炉内壁側)が排気ガス、内側(第1の仮想円40の中心側)が2次空気の構成で旋回流を形成する。
In this embodiment, the double pipe nozzle 4 is used to form a swirling flow of the secondary air and the exhaust gas. However, the nozzle shape swirls with a configuration in which the outside is the exhaust gas and the inside is the secondary air. If the flow can be formed, it is not limited to the double tube nozzle. For example, instead of the
さらに、前記二重管ノズル4a、4b、4c、4dの下方の火炉側壁面に設けた低酸素ガス投入ノズル6及び8から火炉内に低酸素ガスを投入する。低酸素ガス投入ノズル6及び8は同じ構造、構成であるのでここでは低酸素ガス投入ノズル6について低酸素ガスの旋回流を形成する場合のみ説明する。低酸素ガス投入ノズル6は図3に示したように4本(6a、6b、6c、6d)設けられており、それぞれの低酸素ガス投入ノズル6a、6b、6c、6dから火炉内の燃焼ガス流れと直交する面、即ち水平面内の第2の仮想円60の接線方向に低酸素ガスを吹き込んでいる。なお、低酸素ガス投入ノズル6a、6b、6c、6dから吹き込まれる低酸素ガスは、二重管ノズル4a、4b、4c、4dから吹き込まれる低酸素ガス同様に前記排気ガス148の一部を用いる。前記低酸素ガス投入ノズル6a、6b、6c、6dから火炉2内に吹き込まれた排気ガスは火炉2内で前記第2の仮想円60に沿った旋回流を形成する。第2の仮想円60の面積は、前記第1の仮想円40の面積より小であれば特に限定されるものではない。また、低酸素ガス投入ノズル6a、6b、6c、6dから火炉2内に吹き込む低酸素ガス温度も特に限定されるものではないが微粉炭化物の燃焼を妨げず効果的に燃焼ガスの温度を低下させるためには200〜300℃程度とすることが好ましい。
Further, low oxygen gas is introduced into the furnace from low oxygen
前記低酸素ノズル6a、6b、6c、6dから低酸素ガスを吹き込むことで、低酸素ガスが火炉内で燃焼ガスと混合され、火炉の内壁温度を低下させてスラッギングを効果的に抑制するとともにガス温度の局所的な上昇を抑えることでNOx発生を抑制している。
By blowing low oxygen gas from the
このようにして、微粉炭化物燃焼装置1で燃焼された燃焼ガスはガス出口14よりボイラ108等に送られて利用される。
In this way, the combustion gas burned in the fine
また、火炉2最下部には灰抜出口12が設けられており、適宜灰抜出口12から火炉2の底部に溜まった灰を抜き出すことができるようになっている。
Further, an
本発明の炭化物燃焼装置1を用いることによって、火炉2とボイラ110を個別に設置することができるため、一炉構成で負荷変化させ蒸気製造と同時に高温空気製造が可能である。従って、図4において発電設備122とアスファルト製造プラント170の両方を稼動させる場合は高負荷運転、発電設備122を稼動させアスファルト製造プラント170を停止させる場合は低負荷運転と、後段設備での要求に応じて負荷を変化させることができる。
By using the
また、本実施例においては、炭化炉108と炭化物燃焼装置1とガス燃焼装置1bは1つづつ設けたが、例えば炭化炉とそれに対応する炭化物燃焼装置及びガス燃焼装置を並列に複数個設け、前記複数の微粉炭化物燃焼装置及びガス燃焼装置で発生する燃焼ガスを1つのボイラに導入することで、低設備設置コストで複数のガス燃焼装置からの熱回収が可能となる。
In the present embodiment, the
火炉壁を耐火構造として低負荷運転時にも出口ガス温度が低下することがなく、そのため負荷変化の伴う運用が可能であって、また1次空気及び微粉炭を鉛直下向きに火炉内に噴出させることで炉壁の局所的な損傷を防止し、さらにスラッギング、NOxの発生を抑制することのできる微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することができる。 The furnace wall is fireproof and the outlet gas temperature does not decrease during low-load operation. Therefore, operation with load changes is possible, and primary air and pulverized coal are jetted vertically downward into the furnace. Thus, it is possible to provide a pulverized carbide combustion apparatus and method that can prevent local damage to the furnace wall and further suppress the generation of slagging and NOx.
1 炭化物燃焼装置
1b ガス燃焼装置
4、4a、4b、4c、4d 二重管ノズル
6、8 低酸素ガス投入ノズル
42a、42b、42c、42d 外管
44a、44b、44c、44d 内管
40 第1の仮想円
60 第2の仮想円
108 炭化炉
110 ボイラ
136 炭化物
148 排気ガス(低酸素ガス)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記火炉を縦型円筒形状とするとともに、前記バーナを火炉天井部に設けて前記微粉炭化物及び空気を鉛直下向きに噴出して燃焼させるように配置し、
前記火炉内の燃焼ガス流れに沿って、前記バーナ下流側に前記火炉内に空気及び低酸素ガスを吹き込んで燃焼ガスの流れと直交する面内に低酸素ガスが外周に位置する旋回流を形成する第1の旋回流形成手段と、前記第1の旋回流形成手段下流側に前記火炉に低酸素ガスを吹き込んで燃焼ガスの流れと直交する面内に旋回流を形成する第2の旋回流形成手段とを設け、
前記第1の旋回流形成手段によって形成される旋回流面積を、前記第2の旋回流形成手段によって形成される低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする微粉炭化物燃焼装置。 In a furnace having a combustion region for burning fine powder carbide, and a burner for injecting and burning fine powder carbide and air in the furnace, the burner provided in the furnace inlet portion,
The furnace is in a vertical cylindrical shape, and the burner is provided in the furnace ceiling, and is arranged so that the fine carbide and air are jetted vertically and burned,
Along with the combustion gas flow in the furnace, air and low oxygen gas are blown into the furnace downstream of the burner to form a swirl flow in which the low oxygen gas is positioned on the outer periphery in a plane perpendicular to the flow of the combustion gas. First swirl flow forming means, and second swirl flow for forming a swirl flow in a plane orthogonal to the flow of the combustion gas by blowing low oxygen gas into the furnace downstream of the first swirl flow forming means Forming means,
The fine carbide combustion apparatus characterized in that the swirl flow area formed by the first swirl flow forming means is larger than the swirl flow area of the low oxygen gas formed by the second swirl flow forming means. .
縦型円筒形状の火炉上部から、前記バーナによって微粉炭化物及び空気を鉛直下向きに噴出し、
前記バーナよりも燃焼ガス流れ下流側の燃焼ガスの流れと直交する面内に、低酸素ガスが外周に位置する空気と低酸素ガスの第1の旋回流を形成するように空気及び低酸素ガスを吹き込み、
前記第1の旋回流よりも前記燃焼ガス流れ下流側の燃焼ガスの流れと直交する面内に、低酸素ガスの第2の旋回流を形成するように低酸素ガスを吹き込み、
前記第1の旋回流面積を、前記第2の旋回流面積よりも大としたことを特徴とする微粉炭化物燃焼方法。 In a fine carbide combustion method of burning fine powder carbide and air into a furnace having a combustion region for burning fine powder carbide by a burner provided at the furnace inlet,
From the upper part of the vertical cylindrical furnace, fine carbide and air are jetted vertically downward by the burner,
Air and low oxygen gas so that the low oxygen gas forms a first swirling flow of the low oxygen gas and the air located on the outer periphery in a plane orthogonal to the flow of the combustion gas downstream of the burner gas flow from the burner Infuse,
Low oxygen gas is blown in a plane perpendicular to the combustion gas flow downstream of the first swirl flow to form a second swirl flow of low oxygen gas,
The fine carbide combustion method, wherein the first swirl flow area is larger than the second swirl flow area.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017078516A (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社Ihi環境エンジニアリング | Burner |
CN113828136A (en) * | 2021-10-15 | 2021-12-24 | 上海电气集团股份有限公司 | Flue gas treatment system and treatment method |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57169505A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Combustion with low nox in boiler |
JPS5942202B2 (en) * | 1979-07-12 | 1984-10-13 | コンバッション・エンヂニアリング・インコ−ポレ−テッド | Pulverized coal combustion furnace |
JPH07119923A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Burner for pulverized coal firing boiler |
JPH1019205A (en) * | 1996-06-27 | 1998-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustion device using pulverized fuel |
JPH10213309A (en) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Pulverized coal burner |
JP2001227702A (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Inverted boiler equipment |
JP2002349846A (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Coal fired boiler and method for preventing slagging in coal fired boiler |
JP2005156015A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Pulverized coal burner and low ash melting point sub-bituminous pulverized coal combustion method |
JP2008281316A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Mhi Environment Engineering Co Ltd | Carbide combustion equipment and its method |
-
2009
- 2009-02-19 JP JP2009035991A patent/JP5469878B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5942202B2 (en) * | 1979-07-12 | 1984-10-13 | コンバッション・エンヂニアリング・インコ−ポレ−テッド | Pulverized coal combustion furnace |
JPS57169505A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Combustion with low nox in boiler |
JPH07119923A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Burner for pulverized coal firing boiler |
JPH1019205A (en) * | 1996-06-27 | 1998-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustion device using pulverized fuel |
JPH10213309A (en) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Pulverized coal burner |
JP2001227702A (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Inverted boiler equipment |
JP2002349846A (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Coal fired boiler and method for preventing slagging in coal fired boiler |
JP2005156015A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Pulverized coal burner and low ash melting point sub-bituminous pulverized coal combustion method |
JP2008281316A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Mhi Environment Engineering Co Ltd | Carbide combustion equipment and its method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017078516A (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社Ihi環境エンジニアリング | Burner |
CN113828136A (en) * | 2021-10-15 | 2021-12-24 | 上海电气集团股份有限公司 | Flue gas treatment system and treatment method |
CN113828136B (en) * | 2021-10-15 | 2024-04-12 | 上海电气集团股份有限公司 | Flue gas treatment system and method |
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Publication number | Publication date |
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